BRPI0611955A2 - método para conclusão de furo vertical - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA CONCLUSãO DE FURO VERTICAL. A presente invenção refere-se a um aparelho para adaptar uma combinação de tubulações de poço em uma coluna para aceitar um único aparelho de enchimento e circulação e para eliminar a necessidade de alças e elevadores. Além disso, um adaptador e um novo aparelho de enchimento e circulação são revelados.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA CONCLUSÃO DE FURO VERTICAL".
INFORMAÇÃO DE PRIORIDADE
Esse pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. N0.60/689.514 depositado em 10 de junho de 2005.
CAMPO DA INVENÇÃO
O campo dessa invenção refere-se à manipulação, enchimento,circulação ou recebimento de retornos de uma coluna de tubos enquanto elaestá sendo removida de ou avançada para dentro de um furo de poço.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Tubulações para um furo de poço são montadas na superfícieenquanto junções únicas são adicionadas e a coluna de tubos é abaixadapara dentro do furo do poço. Na medida em que as junções são adicionadasna superfície no piso da sonda, é algumas vezes desejável encher a tubula-ção. O enchimento da tubulação antes que ela seja colocada dentro do furodo poço impede desequilíbrios de pressão nos tubos quando eles estãosendo avançados para dentro do furo do poço. Adicionalmente, depois queos tubos estão cheios, pode ser desejável circular algo através da coluna detubos quando ela é avançada para dentro do furo do poço.
Tubulação de revestimento é freqüentemente colocada dentrodo furo do poço como um revestimento de produção. Revestimentos de pro-dução do comprimento desejado são avançados para dentro do furo do poçoà medida que uma coluna de tubos de revestimento é então presa em umatubulação suspensa (riser). O revestimento de produção é também avança-do para dentro do furo do poço usando a coluna de tubos normalmente usa-da para perfurar o poço. Os revestimentos de produção são avançados paraum ponto perto do fundo da coluna de tubos de revestimento previamentecolocados, e cimentados na porção recentemente perfurada do furo do poço.
Além dos casos citados acima, as colunas de revestimento oude perfuração sendo avançadas para dentro do furo do poço podem se ajus-tar tão firmemente dentro da tubulação de revestimento previamente cimen-tada no poço ou no buraco aberto abaixo da coluna de tubos de revestimen-to previamente colocada, que um surto de pressão seria gerado abaixo dasapata do revestimento ou conjunto de fundo de poço. Isso é muito indese-jável desde que esse surto de pressão poderia quebrar uma formação abertacausando perda de fluido de perfuração e/ou perda de controle do poço. Pa-ra reduzir a pressão do surto, pode ser desejável usar uma sapata flutuanteou válvulas em uma coluna de perfuração que permite que o fluido do poçoentre na coluna de revestimento e/ou na coluna de perfuração, quando elasestão sendo avançadas para dentro do furo do poço. Para manipular o fluidoque entra na tubulação de revestimento, o fluido deve ser capturado na su-perfície quando ele flui da coluna de tubos e retornado para o sistema delama, de outra forma, o fluido derramaria no piso da sonda e no ambiente.
Dispositivos anteriores foram desenvolvidos para encher a tubu-lação de revestimento e para circulá-la e dispositivos foram desenvolvidospara encher a coluna de perfuração e circulá-la. Esses aparelhos são ilus-trados nas patentes norte-americanas n°s. 4.997.042, 5.191.939, 5.735.348,5.971.079 e 6.173.777 que ensinam aparelhos para encher e circular a tubu-lação de revestimento; enquanto os aparelhos ilustrados nas patentes norte-americanas n°s 6.390.190, 6.415.862, 6.578.632 e 6.604.578 ensinam o en-chimento e circulação da coluna de perfuração.
Atualmente, um dos aparelhos acima mencionado seria monta-do, então usado para avançar a tubulação de revestimento para dentro dofuro do poço e a seguir removido da sonda. Outro aparelho então seria mon-tado para prover um meio para avançar a coluna de perfuração para dentrodo furo do poço. Atualmente nenhum dos aparelhos ilustrados nas patentesprecedentes é capaz de encher, circular e receber os retornos de ambos atubulação de revestimento e a coluna de perfuração. Além da mudança doaparelho circulante de tubulação de revestimento para tubo de perfuração,os sistemas de manipulação usados no acionamento superior ou bloco deavanço, também devem ser alterados. Isto quer dizer que elevadores de tu-bulação de revestimento são removidos e substituídos por elevadores detubulação de perfuração. Essa mudança exige tempo substancial quando émais crítico manter a coluna de tubos se movendo (parte dos tubos fica noburaco aberto).
Alguns desses aparelhos são presos a e mantidos no lugar porum acionamento superior ou bloco de avanço na extremidade superior e ve-dam sobre ou nos tubos na extremidade inferior do aparelho. Quando pres-são é aplicada nos tubos através desses aparelhos, uma força é aplicadapara cima no aparelho e para baixo nos tubos. Essa força se somará à cargasuportada pelas alças e elevadores usados para suportar os tubos e podecausar uma condição de sobrecarga nessas peças de equipamento.
Dessa maneira, é um objetivo da presente invenção prover umaparelho e meio para encher e circular qualquer combinação de tubulaçõesavançadas para dentro e removidas do furo do poço utilizando o mesmo a-parelho de enchimento ou circulação, enquanto mudando o protetor de roscatendo um perfil interno especial.
Dessa maneira, é um objetivo da presente invenção substituir asalças e elevadores usados para manipular as tubulações enquanto avan-çando para/removendo de dentro de um furo de poço.
Dessa maneira, é um objetivo da presente invenção eliminar ocarregamento do equipamento de transporte de carga (elevadores, alças,bloco de avanço ou acionamento superior).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um aparelho é revelado para adaptar uma combinação de tubu-lações de poço em uma coluna para aceitar um único aparelho de enchimen-to e circulação e para eliminar a necessidade de alças e elevadores. Alémdisso, um adaptador e um novo aparelho de enchimento e circulação sãorevelados.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é uma vista explodida do aparelho para encher umatubulação e o protetor de rosca associado;
a figura 2 é uma vista em corte da figura 1 mostrando o aparelhopara enchimento e protetor de rosca associado;
a figura 2a é uma vista em detalhe da porção de engate da figu-ra 2;a figura 2b é uma vista em detalhe do pistão e porção de mola
da figura 2;
a figura 2c é uma vista em detalhe da extremidade inferior daporção de engate da figura 2a;
a figura 3 é uma vista em corte do aparelho na figura 1 totalmen-te inserido na porção de protetor de rosca;
a figura 4 é uma vista em corte do aparelho na figura 1 em umaposição para transportar a carga da coluna de tubos e para prover o enchi-mento dos tubos; e
a figura 5 é uma vista da figura 4 pronta para liberação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA
Com referência à figura 1, o aparelho A é suportado a partir deum acionamento superior (não mostrado), bloco de avanço (não mostrado)ou por um aparelho tal como o dispositivo montado na armação revelado naPatente norte-americana n° 6.578.632 (não mostrado). O aparelho A temuma subestrutura superior 6 que pode ser conectada no sistema de lamaatravés de um acionamento superior ou unidade montada na armação (nãomostrada). Um alojamento 4 cobre um pistão (não mostrado), mola (nãomostrada) e a extremidade superior de um engate 2, as finalidades de todosos quais serão explicadas totalmente. O engate 2 é construído de modo quea extremidade inferior tem pontas formadas por fendas longitudinais 27 naporção inferior do engate 2. Essas pontas são fabricadas de modo a seremorientadas para a posição expandida e travada. Também existe um mandril1 conectado na subestrutura superior 6 e tendo uma vedação 9 para vedarno aparelho B. Existe um furo direto no aparelho A para permitir o fluxo dofluido do poço. O furo do aparelho A poderia também conter uma válvula deproteção de lama para impedir que o fluido caísse no piso da sonda ou parao ambiente quando o aparelho A é desconectado do aparelho B.
Um protetor de rosca 3 do aparelho B contém superfícies paraaceitar o engate 2 e a vedação 9 do aparelho A. Existe um furo direto no pro-tetor de rosca 3 e tubulação 8 para permitir o fluxo do fluido do poço atravésde todo o comprimento da tubulação 8.Com referência agora à figura 2, uma seção transversal dos apa-relhos AeB quando observados desconectados como na figura 1. O apare-lho A tem um furo direto central 28 e o aparelho B tem um furo direto central29. No aparelho A, a subestrutura superior 6 é conectada no mandril1 por roscas 39. Uma vedação 12 fica localizada entre a subestrutura supe-rior 6 e o mandril 1. A vedação 9 fica localizada no mandril 1 para vedaçãono aparelho Β. O alojamento 4 é preso na subestrutura superior 6 por roscas38. Um pistão 5 fica localizado dentro do alojamento 4 e operável pela apli-cação da pressão através do orifício 14. Uma câmara de pistão (15 melhorobservada na figura 2b) é formada entre o alojamento 4 e o pistão 5 pelavedação 13 e vedação 11.0 engate 2 é montado dentro do pistão 5 em talmaneira de modo que o movimento ascendente do pistão 5 elevará o engate2, a operação do engate 2 será explicada posteriormente. A mola 7 fica loca-lizada na extremidade superior do engate 2 e na área anular formada peloengate 2 e o mandril 1. A mola 7 impulsiona o engate 2 e o pistão 5 parabaixo para a posição normalmente travada. Na sua posição normal a extre-midade inferior do engate 2, o reforço 30, será totalmente expandido comomostrado nessa ilustração.
O aparelho B consiste na tubulação 8 e protetor de rosca 3. Atubulação 8 pode ser suportada pelos elevadores (não mostrados) de umsistema de levantamento de sonda (acionamento superior ou bloco de avan-ço). A tubulação 8 e o protetor de rosca 3 são presos com rosqueamentopelas roscas 40. Pode existir uma vedação 10 entre o protetor de rosca 3 e atubulação 8. A vedação 10 não será necessária quando o protetor de rosca 3forma uma vedação com a tubulação 8.
Com referência agora à figura 2 e figura 3, quando o aparelho Aé abaixado para dentro do aparelho Β, o ressalto 44 do engate 2 do aparelhoA entrará em contato com a superfície 45 do aparelho B forçando o engate 2para sua posição superior comprimindo a mola 7. O movimento ascendentedo engate 2 permite que o reforço 30 do engate 2 feche de modo que o re-forço 30 passará através do furo 41 do protetor de rosca 3. Quando o ressal-to do alojamento 42 entra em contato com o ressalto do protetor de rosca 43,o reforço 30 alcança a ranhura 32 do protetor de rosca 3 e o reforço 30 ex-pandirá para dentro da ranhura 32. Ao mesmo tempo a vedação 9 passarápara dentro da extremidade inferior do protetor de rosca 3 e vedará no furo34. O aparelho A seria mantido em contato de vedação com o protetor derosca 3 pelo ressalto do engate 31 ficando localizado atrás do ressalto 33 doprotetor de rosca 3. A vantagem para essa disposição é que as ranhuras doengate e as superfícies de vedação são parte do aparelho tornando-as sus-tentáveis e muito confiáveis para pressões e cargas mais elevadas.
Com referência à figura 4, o aparelho A é mostrado inserido noaparelho B na posição onde o engate 2 está totalmente engatado no protetorde rosca 3 e a vedação 9 está vedando a extremidade inferior do protetor derosca 3. Nessa posição, os tubos podem ser cheios, circulados e totalmentesuportados pela disposição revelada.
Com referência à figura 5, o aparelho A é mostrado sem pressãointerna e a tubulação 8 suportada por mangas corrediças ajustadas no pisoda sonda (não mostradas) e com peso aplicado no aparelho A forçando oaparelho A totalmente para dentro do aparelho B. Nessa posição, o ressalto42 do alojamento 4 fica em contato com o ressalto 43 do protetor de rosca 3(visto na figura 4). Pressão é aplicada no orifício 14 do alojamento 4 forçan-do o pistão 5 para cima contra o engate 2 comprimindo a mola 7 e movendoo engate 2 para a posição de liberação. Quando o aparelho A é movido paracima, ele será removido do aparelho A. Com a liberação da pressão do orifí-cio 14, a mola 7 forçará o engate 2 contra o pistão 5 forçando o engate 2 e opistão 5 para a posição normalmente fechada com o reforço 30 na posiçãoexpandida.
Aqueles versados na técnica reconhecerão que pelo estender-seo engate 2 e o mandril 1, o reforço 30 ficaria localizado dentro da ranhura 35formada entre o protetor de rosca 3 e a tubulação 8 enquanto a vedação 9ficaria localizada no furo 37 da tubulação 8. A superfície do engate 31 entãoseria mantida no lugar pelo ressalto 36 do protetor de rosca 3. Isso permitiriaque um protetor de rosca do tipo padrão sem perfil especial fosse usado.
Existem vantagens para essa disposição já que nenhuma vedação 10 serianecessária a despeito da disposição de vedação entre o protetor de rosca 3e a tubulação 8.
É também reconhecido por aqueles versados com a técnica quequando o aparelho A é preso em um acionamento superior ou bloco de a-vanço e um protetor de rosca 3 com um perfil apropriado é preso por ros-queamento nos tubos mais superiores em uma coluna de tubos, é possívelelevar e avançar toda a coluna de tubos enquanto enchendo, circulando ourecebendo retornos dos tubos. Essa é uma vantagem enorme já que os ele-vadores e alças são eliminados enquanto manipulando uma coluna de tubose permite que a coluna de tubos seja pousada mais próxima do piso da son-da tornando a penetração da próxima junção de tubulação mais simples e,portanto, mais segura para o pessoal da sonda. Isso também elimina a ne-cessidade de ter um elevador da tubulação de revestimento.
A vedação 9 é representada como uma vedação simples Iocali-zada em uma ranhura, é evidente para aqueles versados com a técnica queessa vedação poderia ser qualquer uma de vários tipos incluindo uma veda-ção compressiva ou expansível conhecida na técnica como vedações obtu-radoras ou uma vedação do tipo de copo geralmente usada em equipamentode circulação e enchimento atual. Isso não é para restringir o tipo de veda-ção usada, mas para evidenciar que existem muito mais disposições de ve-dação que são planejadas e poderiam ser usadas.
Com referência agora à figura 3, o aparelho A é mostrado inseri-do, travado e vedado dentro do protetor de rosca 3 do aparelho B. É eviden-te para aqueles versados na técnica que essa disposição de travamento evedação pode suportar altas pressões desde que as forças hidráulicas gera-das pela pressão através da área da vedação 9 serão restritas pelo engate 2na sua ranhura correspondente do protetor de rosca 3. É também entendidoque essa disposição também suportará altas cargas tal como o peso da co-luna de tubos bem como a carga gerada de pressurização dos tubos.
Com referência novamente à figura 1, aqueles versados com atécnica podem entender que o aparelho A pode ser o aparelho de enchimen-to revelado nas patentes norte-americanas n°s 6.415.862 ou 6.604.578, nes-se caso, o aparelho B consiste em um protetor de rosca 3 tendo uma roscainterna para aceitar o aparelho de '862 ou '578 e sendo rosqueado para den-tro da rosca interna superior da tubulação 8. A tubulação 8 é suportada peloselevadores (não mostrados) que agem para elevar e abaixar os tubos quan-do eles estão sendo avançado para dentro de um furo de poço se o disposi-tivo montado na armação de '632 está sendo usado, de outra forma não e-xiste elevador ou alças e os dispositivos de '862 ou '578 são presos direta-mente no acionamento superior ou bloco de avanço.
Com referência novamente à figura 1, também é evidente paraaqueles versados com a técnica que quando o protetor de rosca 3 tem umperfil de rosca interna semelhante ao da coluna de perfuração, o aparelhorevelado nas patentes norte-americanas n°s 6.415.862 ou 6.604.578 será oaparelho de enchimento de tubulação preferido quando preso no acionamen-to superior ou em um bloco de avanço. Essa disposição também proporcionaa sustentação da coluna de tubos enquanto proporcionando o enchimento,circulação ou manipulação dos retornos da coluna de tubos. Nesse caso, oprotetor de rosca 3 será usado na coluna não tendo a conexão do tubo paraperfuração.
Com referência novamente à figura 1, é também evidente paraaqueles versados com a técnica que o protetor de rosca 3 poderia estar dis-ponível em todas as roscas de tubulação e que o aparelho A revelado tam-bém proporciona a sustentação da coluna de tubos enquanto proporcionan-do o enchimento, circulação ou manipulação de retornos da coluna de tubos.Novamente, isso possibilita a eliminação das alças e elevadores.
A revelação precedente e a descrição da invenção são ilustrati-vas e explicativas da mesma, e várias mudanças no tamanho, forma e mate-riais, bem como nos detalhes da construção ilustrada, podem ser feitas semse afastar do espírito da invenção.
Claims (17)
1. Método para conclusão de furo vertical, caracterizado porcompreender:usar equipamento comum de enchimento e circulação para colo-car uma coluna de tubulação de revestimento ou de perfuração, a qual pos-sui roscas de diferentes tamanhos;proporcionar um mandril tendo uma passagem através do mes-mo e tendo um membro de agarramento sobre o referido equipamento dolado de fora do referido mandril;selecionar um inserto a partir de uma pluralidade de insertos pa-ra engajamento com o dito membro de agarramento em uma passagem a-través do dito inserto selecionado, cujo inserto selecionado é configurado deuma forma única para engajar-se com um revestimento dimensionado prede-terminado ou rosca de coluna de perfuração.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado porcompreender:encher, circular e receber os retornos da coluna da tubulação derevestimento e de perfuração com equipamento comum.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado porcompreender:usar um inserto nos tubos mais superiores da coluna de tubula-ção de revestimento ou de perfuração para permitir que equipamento co-mum manipule tamanhos diferentes.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado porcompreender:engatar um engate no equipamento comum de enchimento ecirculação dentro do dito inserto.
5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado porcompreender:engatar um engate no equipamento comum de enchimento ecirculação abaixo do dito inserto.
6. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado porcompreender:montar o inserto nos tubos mais superiores de maneira tal a eli-minar uma vedação entre eles.
7. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado porcompreender:prover uma vedação entre o dito inserto e o ditos tubos mais su-periores.
8. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado porcompreender:usar um protetor de rosca como o dito inserto.
9. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado porcompreender:prover um engate no dito equipamento comum que engata umrecesso dentro ou abaixo do dito inserto.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado porcompreender:remover o suporte para o dito engate para inserí-lo no dito inserto.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado porcompreender:usar pressão de fluido para remover o suporte para o dito engatepara inserção no dito inserto.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado porcompreender:remover pressão de fluido com o dito engate para dar-lhe supor-te no dito recesso.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado porcompreender:usar impulsão para mover o dito engate sobre um suporte quan-do pressão de fluido é removida.
14. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado porcompreender:levantar ou avançar toda uma coluna enquanto enchendo, circu-lando ou recebendo os retornos através dela.
15. Método para conclusão de furo vertical, caracterizado porcompreender:usar equipamento comum de enchimento e circulação para colo-car uma coluna de tubulação de revestimento ou de perfuração;encher, circular e receber retornos a partir das colunas de reves-timento e produção com equipamento comum;levantar ou avançar toda uma coluna enquanto enchendo, circu-lando ou recebendo retornos através da mesma; efazer o dito levantamento ou avanço sem elevadores ou alças.
16. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado porcompreender:prover uma vedação adjacente ao dito engate de modo que odito engate quando engatado remove cargas de pressão da dita vedação.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado porcompreender:engatar a dita vedação dentro ou abaixo do dito inserto.
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